根癌农杆菌介导的真菌遗传转化研究进展

根癌农杆菌介导的遗传转化是近20年来真菌研究的主要技术之一。农杆菌介导转化(ATMT)技术已广泛应用于随机突变试验中,以确定哪些基因是真菌与昆虫、植物、哺乳动物甚至其他真菌的致病相关基因。该技术广泛地应用于正向和反向遗传学,使得许多真菌基因功能得以阐明。尽管ATMT技术影响深远,但该技术作为一种转化工具在真菌中的应用并不均衡。本文综述了ATMT技术在发掘真菌功能基因方面的最新进展,以及它的优点和局限性。     

农杆菌介导稻瘟病菌绿色荧光蛋白（GFP）遗传转化研究

稻瘟病是水稻生产中的主要病害,抗病品种选育和利用是控制稻瘟病最有效措施。研究稻瘟病菌与水稻品种互作机制是培育抗病品种的基础。GFP（Green fluorescent protein）基因因其具有片段小、易与多种不同蛋白质N端或C端融合等特点,广泛应用于病菌与寄主植物互作研究中。研究以pBGgHg作为转化载体,根癌农杆菌C58C1作为转化介体,转化稻瘟病菌的强致病菌株py1022。研究发现,250μg·mL-1潮霉素B能完全抑制稻瘟病菌生长,利用根癌农杆菌介导稻瘟病菌遗传转化的最佳条件为：稻瘟病菌分生孢子浓度为1×105个·mL-1,共培养时间为4 d,共培养AS浓度为200μmol·mL-1,共培养温度为28℃。随机挑取8个转化子分别进行PCR扩增后测序、荧光显微镜下观察、致病力及稳定性测定,结果表明GFP成功转化到稻瘟病菌中,可为稻瘟病菌与水稻品种的互作机制研究提供技术支撑。     

柱花草炭疽病菌T-DNA 插入突变体库的构建与分析

胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)引起的柱花草炭疽病是热带牧草柱花草的主要病害,利用根癌农杆菌介导转化(Agrobacterium tumefaciens mediated transformation,ATMT)的T-DNA插入突变技术,可使炭疽病菌基因组上被插入部位的基因丧失功能,是研究柱花草炭疽病菌致病机理的重要方法.在先前优化根癌农杆菌介导柱花草炭疽病菌遗传转化体系的基础上,构建了4 616个转化子的突变体库,从中随机选取部分突变体,对其T-DNA插入拷贝数、遗传稳定性、生长速度、产孢量、分生孢子萌发等进行分析.结果表明,所得转化子多为单拷贝,能稳定遗传.一些转化子的生长速度、产孢量、分生孢子萌发率与野生型相比有明显差异.     

水稻立枯病原菌尖孢镰孢菌致病力降低T-DNA突变体的筛选与插入位点鉴定

为深入研究水稻立枯病原菌尖孢镰孢菌（Fusarium oxysporum Schelcht）致病分子机理,利用根癌农杆菌介导遗传转化技术构建尖孢镰孢菌突变体库,筛选致病力降低突变体,检测其T-DNA插入数量和位点。结果表明,691个突变体库构建成功,且突变体可稳定遗传后代。选取34个不同菌落形态变化突变体测定其致病力,筛选到6个致病力降低最严重突变体,分析其菌落形态、菌落生长速率和产孢量。与野生型相比,菌落形态存在差异,其中4个突变体B9、C36、D65、E17生长速率降低,6个突变体产孢数量均降低。通过Southern blot分析发现突变体B92有两个T-DNA插入,其余5个突变体为单个T-DNA插入,利用Hi TAIL-PCR确定6个突变体T-DNA插入位点。结果有助于更好理解尖孢镰孢菌与水稻之间分子相互作用,为进一步确定尖孢镰孢菌致病基因及其功能提供参考。     

层出镰刀菌T-DNA插入突变体库的构建与分析

苹果再植病害(Apple replant disease,ARD)是世界苹果主产区广泛发生的病害。前期研究表明,层出镰刀菌是造成苹果再植病害的重要致病菌之一,但其分子致病机制尚缺乏研究报道。本研究的目的是建立农杆菌介导的层出镰刀菌的遗传转化体系,并获得大规模的遗传稳定的层出镰刀菌ATMT突变体库,为研究该菌的分子致病机理奠定基础。对影响农杆菌介导转化效率的主要因子进行单因子条件测验,得到其最优转化体系为:抑制H10菌丝和孢子生长的潮霉素的浓度为100μg/mL,层出镰刀菌的分生孢子浓度为107个/mL,农杆菌OD600值为0.3,AS浓度为200μg/mL,共培养时间为48h,共培养温度为26℃。利用这一体系构建了3000个转化子的突变体库,并对随机选择的200个突变体进行潮霉素抗性基因的PCR检测,并经过在PDA培养基上5代培养,验证了T-DNA插入片段的稳定性。     

根癌农杆菌介导的Cry I A(b)基因在毛壳菌中的转化

利用根癌农杆菌介导的遗传转化方法,将CryⅠA(b)基因转入生物防治真菌毛壳菌中,转化率约为40～180个转化子·10-7个孢子。通过对转化子的RT-PCR检测和Southern杂交分析表明,CryⅠA(b)基因已整合进毛壳菌基因组中,而且在转录水平上得到表达,转化子都能够稳定遗传。根癌农杆菌介导的遗传转化具有高转化率、低拷贝、遗传稳定、操作简便等优点,因此有可能成为丝状真菌遗传转化和功能基因组研究的有力工具。     

根癌农杆菌介导的CryⅠA(b)基因在毛壳菌中的转化

利用根癌农杆菌介导的遗传转化方法,将CryⅠA(b)基因转入生物防治真菌毛壳菌中,转化率约为40～180个转化子·10-7个孢子。通过对转化子的RT-PCR检测和Southern杂交分析表明,CryⅠA(b)基因已整合进毛壳菌基因组中,而且在转录水平上得到表达,转化子都能够稳定遗传。根癌农杆菌介导的遗传转化具有高转化率、低拷贝、遗传稳定、操作简便等优点,因此有可能成为丝状真菌遗传转化和功能基因组研究的有力工具。     

根癌农杆菌介导的稻瘟病菌近等菌系的构建与初步应用*

 利用根癌农杆菌C58C1介导转化1株致病力极弱的野生型稻瘟病菌菌株CY2,成功地获得3000多个转化子,混合接种于携带25个不同抗病单基因的水稻近等基因系上,获得4株单胞致病突变体;继代培养和PCR检测表明,这些突变体均为T-DNA插入CY2的后代,而非自发突变或外源菌株污染。将4株突变体与实验室已保存的20株致病突变体分别回接水稻近等基因系,推断其携带的致病基因类型,结果表明突变体分别针对13个抗性单基因的18个单基因系发生了突变,其中针对Pi-a,Pik-s,Pi-sh单基因系表现出较高的侵染频率。由于这些突变体均来自同一个菌株,仅致病性存在差异,属于近等菌系,利用其分析出102个水稻品种中的34个品种的抗病基因组成,其中,抗病基因Pik-s,Pi-a,Pi-sh,Pi-19(t)分布频率较高,分别达70.59%,61.76%,52.94%和44.12%,且带有这类基因的糯稻品种多于杂交水稻。     

根癌农杆菌介导真菌遗传转化的影响因素及应用

综述了根癌农杆菌介导真菌遗传转化的特点、影响因素及其在真菌育种、基因功能鉴定及基因标记与克隆等方面的应用现状,并对其应用前景进行了展望。     

棉花黄萎病菌T DNA插入突变体库的构建及变异性状的分析

利用农杆菌介导遗传转化(ATMT)的方法,成功构建含2 000个转化子的棉花黄萎病菌强毒菌株Vd080的突变体库。200μmol/L乙酰丁香酮(AS)作诱导剂,25℃共培养48h,棉花黄萎病菌孢子量为106 mL-1,其转化效率达150～540个转化子。进一步研究发现,供试突变体的T-DNA成功插入Vd080基因组,且均为单拷贝插入,转化子的潮霉素B基因能够稳定遗传。309个突变体中,53.7%的突变体菌落形态与初始菌株Vd080相同,均产生黑色的微菌核,不产生黑色素微菌核的菌丝型仅占17.5%。与初始菌株相比,随机选取的85个突变体,产孢量、生长速率、粗毒素分泌量及致病力发生显著变异的菌株分别占36.4%、12.9%、50.6%和29.4%,四者之间不存在明显的相关性。     

稻瘟病菌真菌病毒的研究进展

稻瘟病是由稻巨座壳菌(Magnaporthe oryzae,俗称稻瘟病菌)引起的一种世界性的重要水稻病害,也是影响水稻产量和品质的重要因素.真菌病毒是指侵染真菌或卵菌并能够在其体内进行增殖的病毒,广泛存在于真菌和卵菌的主要类群中,某些低毒真菌病毒可作为植物真菌病害生物防治的资源.笔者描述了稻瘟病菌中已报道的真菌病毒的形...     

水稻稻瘟病抗性基因的分子定位及克隆研究进展

 稻瘟病是全世界范围内影响水稻粮食生产的主要病害之一。培育和合理利用抗病品种是控制稻瘟病最经济、有效的措施。随着水稻（Oryza sativa）及稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）基因组测序的完成,水稻-稻瘟病菌的互作已成为研究植物与真菌相互作用的模式系统。在过去的50多年中,通过广泛的遗传分析,已经鉴定了84个稻瘟病抗性基因及大量的数量抗性遗传位点（quantitative trait locus）。其中,8个主效抗性基因及1个隐性部分抗性基因已被克隆。本文综述了迄今已鉴定及定位的稻瘟病抗性基因的研究情况,根据基因的定位信息将这些基因整合到一张连锁图谱中;对抗性基因簇以及簇内基因间的关系作了分析;并进一步对后基因组时代抗性基因克隆策略的变化及其对策进行了探讨。     

稻瘟病菌孢子qPCR方法的建立及用于监测气传菌源的研究

稻瘟病是水稻生产中最具毁灭性的真菌病害之一,监测田间空气中稻瘟病菌分生孢子数量动态变化,对于预测病情发生和指导及时防治具有重要意义。该研究以稻瘟病菌MHP1基因为靶序列,建立了1种稻瘟病菌分生孢子qPCR定量方法,并采用此方法对田间气传稻瘟病菌源进行了监测。监测数据显示,监测期间空气中稻瘟病菌分生孢子数量波动幅度较大。结合气象条件进行分析,菌源量的波动与气象条件相关。该研究建立的孢子qPCR方法可应用于监测气传稻瘟病菌源。     

稻瘟菌附着胞分化相关基因研究进展

由稻瘟菌[Magnaporthegrisea(Herbert)Barr,无性世代为Pyriculariagrisea(Cooke)Saccardo=PyriculariaoryzaeCavara]引起的稻瘟病是水稻最严重的真菌病害之一,每年给水稻生产带来重大的经济损失。稻瘟菌与水稻的互作符合基因对基因关系,现已被作为模式系统用于研究病原微生物-植物寄主的互作机理。稻瘟菌致病分子机制的研究不仅为病害的防治奠定理论基础,也为其它植物病原真菌的研究提供借鉴。本文对稻瘟菌侵染结构附着胞分化的相关基因研究进展进行综述。     

湖南稻瘟病菌生理小种的组成及其致病性

利用来自日本、国际水稻研究所(IRRI)和中国的10个稻瘟病菌单基因鉴别品种,将59个湖南稻瘟病菌株分别划分为20个生理小种,优势小种为H531.1、H511.1和H501.1,对抗性基因Pi–CO39、Pita、Pi3、Pi12、Pia具有致病性。各个稻区生理小种组成和优势小种存在差异,其中,湘东、湘中稻区稻瘟病菌生理小种多样性指数较高,优势小种的变化最为明显,说明这2个稻区的抗源基因正逐渐变得匮乏,甚至丧失。鉴别品种C101LAC(Pi1)和C101A51(Pi2)对59个湖南稻瘟病菌菌株抗性频率均为100.0%,说明这些抗性品种(基因)可作为湖南稻区稻瘟病的抗源材料(基因),Pi1、Pi2可直接作为分子标记辅助选择育种的供体抗源基因。品种关东51(Pik)、C105TTP–4L23(Pi4–b)和C101PKT(Pita)在湖南各稻区的抗性水平表现存在差异,可以作为选择性抗源材料(基因)加以应用。     

稻瘟病菌效应蛋白与水稻互作研究现状及展望

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，水稻安全生产关乎食品安全问题。由稻瘟病菌引起的稻瘟病是一种世界性的真菌病害，给水稻生产造成严重损失。相较于药物防治，抗病品种的培育与应用是控制该病害最为经济有效的方法。然而，田间稻瘟病菌群体复杂多样、杀菌剂过量施用、气候环境变化等因素造成小种变异迅速，品种的抗性往往只能维持 3~5 年。稻瘟病菌通过无毒基因的变异产生新的生理小种，逃逸或抑制水稻的免疫系统，实现侵染致病。目前已在稻瘟菌中鉴定出 26 个无毒基因，其中 14 个已被克隆，其在病原菌的侵染、定殖和干扰寄主免疫反应过程中发挥重要作用，稻瘟菌效应蛋白和水稻抗性蛋白的互作分子机理研究也不断深入。研究稻瘟菌的致病机理及其与水稻互作的分子机制有助于更好地理解病原菌的作用途径和植物抗病基因响应的免疫反应，以制定更高效、绿色的防治措施。本文综述了近年来稻瘟病菌效应蛋白在水稻细胞转运和分泌的过程、效应蛋白与抗病蛋白互作的研究进展和效应蛋白的区域性分布，讨论和展望了当前研究面临的机遇和 挑战，以期为水稻与稻瘟病菌互作的分子机理研究、抗病育种及病害防控策略提供借鉴。     

2009年江西省主推早稻品种穗瘟抗性的评估

利用稻瘟病菌8个强致病力单孢菌株,测定了2009年江西省主推早稻品种离体穗颈节段对稻瘟病的抗性。结果表明,株两优02对穗瘟的抗性最好,平均病级为0.13,测定为抗病品种;株两优09、T优898、金优463与淦鑫203的平均病级分别为1.25、1.63、2.88和3.00,中抗稻瘟病;陆两优996、春光1号和金优71的平均病级分别为3.88、4.13、4.75,中感稻瘟病;先农37与金优458的平均病级分别为5.25、6.0,测定为感病品种;对照品种丽江新团黑谷发病最重,其病级为8.50,属于高感稻瘟病品种。上述结果的准确性需要在今后特别是2010年的农业生产中验证。     

寒地水稻种质资源稻瘟病抗性研究

为了筛选出优异的水稻稻瘟病抗性材料,收集并整理我国黑龙江省、吉林省、辽宁省以及日本、韩国共203份水稻种质资源,按照不同的育成时期、来源进行分类,利用2a的抗病鉴定结果进行资源评价。结果表明:旱育稀植时期育成的品种稻瘟病抗性有很大的提高,韩国的水稻资源有更好的稻瘟病抗性。资源的年际间抗性有差异,应对材料进行多年、多点的鉴定。因此,在利用自然条件对育种材料抗稻瘟病筛选后,用接菌的方式对自然感病筛选出的未发病材料进行接菌鉴定能提高抗病鉴定的准确性。     

稻瘟菌诱导的广谱抗性

 以稻瘟弱致病菌对关东51、爱知旭、新2号作诱导接种,又用稻瘟强致病菌、稻胡麻叶斑菌、稻白叶枯病菌进行挑战接种,水稻均获得对这3种病害的诱导抗性。又以稻胡麻叶斑菌为诱导因子,也同样使水稻表现了不同程度的抗瘟性。     

Comparative analysis of the genome of the field isolate V86010 of the rice blast fungus Magnaporthe oryzae from Philippines

Genome dynamics of pathogenic organisms are driven by plant host and pathogenic organism co-evolution,in which pathogen genomes are used to overcome stresses imposed by hosts with various genetic backgrounds through generation of a range of field isolates. This model also applies to the rice host and its fungal pathogen Magnaporthe oryzae. To better understand genetic variation of M. oryzae in nature,the field isolate V86010 from the Philippines was sequenced and analyzed. Genome annotation found that the assembled V86010 genome was composed of 1 931 scaffolds with a combined length of 38.9 Mb. The average GC ratio is 51.3% and repetitive elements constitute 5.1% of the genome. A total of 11 857 genes including 616 effector protein genes were predicted using a combined analysis pipeline. All predicted genes and effector protein genes of isolate V86010 distribute on the eight chromosomes when aligned with the assembled genome of isolate 70-15. Effector protein genes are located disproportionately at several chromosomal ends. The Pot2 elements are abundant in V86010. Seven V86010-specific effector proteins were found to suppress programmed cell death induced by BAX in tobacco leaves using an Agrobacterium-mediated transient assay. Our results may provide useful information for further study of the molecular and genomic dynamics in the evolution of M. oryzae and rice host interactions,and for characterizing novel effectors and AVR genes in the rice blast pathogen.